Clicky

Chopped Carbon Fiber vs Continuous Carbon Fiber ต่างกันอย่างไร? – X3D Technology
Cart 0

Chopped Carbon Fiber vs Continuous Carbon Fiber ต่างกันอย่างไร?

วัสดุพิมพ์ 3 มิติชนิดคอมโพสิตเช่น Carbon Fiber หรือ Fiberglass นับเป็นวัสดุพิเศษที่มีความแข็งแรงทนทานเหนือวัสดุพลาสติกเช่น ABS และ PLA หลายเท่าตัว ทำให้วัสดุกลุ่มนี้เป็นที่ต้องการสูงในงานวิศวกรรมที่ต้องการชิ้นส่วนที่แข็งแรงที่สามารถใช้ทดแทนโลหะได้ อย่างไรก็ตามวัสดุคอมโพสิตในตลาดมีอยู่หลายประเภทและยี่ห้อซึ่งอาจทำให้ผู้ใช้งานเกิดความสับสนได้ ในบทความนี้เราจึงสรุปข้อแตกต่างของวัสดุคอมโพสิตสำหรับ 3D Printing ซึ่งแบ่งเป็นสองกลุ่มหลักๆคือ Chopped Fiber และ Continuous Fiber

3D Printed Continuous Carbon Fiber (ซ้าย) มีความแข็งเทียบเท่าอลูมิเนียม (ขวา)

วัสดุคอมโพสิตคืออะไร ?

วัสดุคอมโพสิต (Composite Material) แปลตรงตัวคือวัสดุที่เกิดจากการผสมผสานวัสดุสองชนิดเข้าด้วยกัน โดยวัสดุที่เป็นส่วนประกอบทั้งสองอย่างจะมีคุณสมบัติแตกต่างกัน เมื่อผสมกันแล้วจึงได้เป็นวัสดุที่รวมเอาคุณสมบัติที่โดดเด่นของวัสดุทั้งสองชนิด ทำให้ตอบโจทย์การใช้งานได้มากขึ้น ตัวอย่างของวัสดุคอมโพสิตมีทั้งวัสดุก่อสร้าง เช่นคอนกรีตเสริมเหล็ก วัสดุไม้ผสม หรือวัสดุประเภทโพลิเมอร์เช่นพลาสติกเสริมไฟเบอร์กลาส หรือคาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งจะเป็นโฟกัสหลักของบทความนี้

ด้วยคุณสมบัติทางวิศวกรรมที่เหนือกว่าวัสดุโพลิเมอร์ และน้ำหนักที่เบากว่าโลหะ ทำให้วัสดุคอมโพสิตเป็นที่นิยมสำหรับการผลิตชิ้นส่วนเครื่องบิน ชิ้นส่วนยานยนต์ อุปกรณ์กีฬา วัสดุก่อสร้าง และผลิตภัณฑ์อื่นๆที่ต้องการวัสดุสมรรถภาพสูง

กระบวนการขึ้นรูปชิ้นงานไฟเบอร์กลาสโดยใช้แม่พิมพ์หล่อเรซิน

Chopped vs Continuous Fiber Composites

1. Chopped Fiber Composites

วัสดุประเภท Chopped Fiber เป็นวัสดุคอมโพสิตชนิดทั่วไป สามารถเลือกใช้งานได้หลากหลายยี่ห้อ ผลิตโดยการนำเส้นใย Carbon Fiber มาหั่นเป็นชิ้นเล็กๆ ยาวไม่เกิน 1 mm และนำไปผสมรวมกับวัสดุพลาสติกเช่น ABS, PLA, Nylon ทำให้เนื้อพลาสติกมีความแข็งแรงสูงขึ้น โดยสามารถนำไปพิมพ์ขึ้นรูปกับ 3D Printer ชนิด FDM/FFF ทั่วไป เนื่องจากรูปแบบของวัสดุยังคงเป็นเส้นพลาสติก

วัสดุ Onyx ของ Markforged เป็นวัสดุชนิด Chopped Carbon Fiber โดยใช้พลาสติก Nylon 6 เป็นตัวประสาน มีความแข็งแรงสูงกว่า ABS ถึง 40%

2. Continuous Fiber Composites

Continuous Fiber เป็นวัสดุคอมโพสิตที่ใช้เส้นใยชนิดเส้นยาวต่อเนื่องเพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับชิ้นงาน ขึ้นรูปชิ้นงานโดยใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติที่มีสองหัวฉีด โดยหัวฉีดแรกจะขึ้นรูปโครงสร้างชิ้นงานด้วยวัสดุพลาสติก และหัวฉีดที่สองทำหน้าที่รีดเส้นใยลงไปในชิ้นงาน กระบวนการนี้มีชื่อเรียกว่า Continuous Fiber Fabrication (CFF)

จุดเด่นของการพิมพ์ 3 มิติด้วยเทคโนโลยี CFF คือความแข็งแรงของเส้นใยแบบต่อเนื่องซึ่งสามารถรับแรงกระแทกและกระจายโหลดได้ทั่วทั้งชิ้นงาน ทำให้ชิ้นงานมีความแข็งแกร่งเทียบเท่าวัสดุโลหะแต่มีน้ำหนักเบากว่ามาก โดยวัสดุ Continuous Carbon Fiber เป็นวัสดุที่แข็งแกร่งที่สุด มีค่า Strength-to-weight ratio สูงกว่าอลูมิเนียม 50% และมีความแข็งมากกว่าวัสดุ Onyx (Chopped Fiber) ถึง 18 เท่า

ตัวอย่างหน้าตัดชิ้นงาน Continuous Kevlar Fiber แสดงการเสริมเส้นใย Kevlar (สีเหลือง) เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับชิ้นงานซึ่งมีวัสดุหลักเป็นพลาสติกไนลอน (สีดำ)

ชิ้นงานเสริม Continuous Carbon Fiber มีความแข็งเทียบเท่าอลูมิเนียม

เปรียบเทียบความแข็งแรงของวัสดุ Markforged Composite แต่ละประเภท (กราฟเส้นชันแสดงถึงความแข็งที่มากขึ้น)

เริ่มต้นผลิตชิ้นงาน 3D ที่แข็งแกร่งเท่าอลูมิเนียมด้วย

Markforged 3D Printer



Older Post Newer Post


Leave a comment